秦曉飛系列-現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)-第7章 永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制

第7章永磁同步電動(dòng)機(jī)

直接轉(zhuǎn)矩控制主講教師：秦曉飛

上海理工大學(xué)光電學(xué)院第7章永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制本章按王成元第一版《電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù)》第四章的內(nèi)容進(jìn)行部分講解。7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.2定子磁鏈估計(jì)7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.1.1電磁轉(zhuǎn)矩控制原理

電機(jī)控制最終目的是要有效控制電磁轉(zhuǎn)矩。定義轉(zhuǎn)矩角和負(fù)載角如下：7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理矢量控制中電磁轉(zhuǎn)矩用電流和轉(zhuǎn)矩角表示：7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理直接轉(zhuǎn)矩控制中電磁轉(zhuǎn)矩用定子磁鏈和負(fù)載角表示：代入電磁轉(zhuǎn)矩公式：

得用定子磁鏈和負(fù)載角表示的電磁轉(zhuǎn)矩：7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.1.2PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理定子磁鏈滯環(huán)控制：7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理開(kāi)關(guān)電壓矢量選擇表：①②③④⑤⑥11101-1-11-10-1-17.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.1.3PMSM與IM的直接轉(zhuǎn)矩控制比較

（1）電動(dòng)機(jī)的快速響應(yīng)能力取決于定子電流矢量的變化率。IM的瞬態(tài)電感較小，可以獲得較大的di/dt和很寬的速度范圍。但PMSM由于受到永磁體ψf的影響，等效勵(lì)磁電感值很大，磁路表現(xiàn)出較強(qiáng)的阻尼作用，影響了轉(zhuǎn)矩控制的快速性，也大大限制了電動(dòng)機(jī)的速度范圍。所以為了擴(kuò)大PMSM的DTC控制調(diào)速范圍，需進(jìn)行弱磁控制。

（2）IM在恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)通常保持定子磁鏈ψs幅值恒定；而PMSM在恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)，通常要對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化控制，比如采用最大轉(zhuǎn)矩/電流比控制等，從而確定定子磁鏈ψs期望的幅值。7.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理7.1.4PMSM的DTC控制與FOC控制優(yōu)缺點(diǎn)比較

DTC的優(yōu)點(diǎn)：DTC與FOC的控制實(shí)質(zhì)都是通過(guò)定子電流is來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩Te的控制。DTC是用開(kāi)關(guān)電壓矢量直接控制定子磁鏈ψs的，不需要電流調(diào)節(jié)器和坐標(biāo)變換，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的快速性。DTC的缺點(diǎn)：

①離散開(kāi)關(guān)電壓矢量難以滿足iq的快速反應(yīng)控制要求；

②由于Ls的存在，iq滯后于uq較大，從而定子磁鏈的變化范圍難以限定在很窄的滯環(huán)帶內(nèi)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；

③diq/dt受ωr影響明顯，低速時(shí)，過(guò)大的uq又會(huì)造成電流沖擊，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；

④動(dòng)態(tài)時(shí)，δsm較大，按ψs選擇開(kāi)關(guān)電壓會(huì)造成較大偏差；

⑤Ld較小，ud易產(chǎn)生直軸電流沖擊。7.2定子磁鏈估計(jì)7.2定子磁鏈估計(jì)7.2.1電壓模型法

用一階低通濾波器LPF代替純積分器：

離散化：7.2定子磁鏈估計(jì)7.2.2電流模型法

電流模型法中用到的電流是用傳感器測(cè)得的，含有大量的諧波，因此在計(jì)算前，通常需要用低通濾波器進(jìn)行濾波處理。而濾波器的引入